2.3 Основы технологического оформления процессов

Основным, аппаратом технологических установок по обезвреживанию промышленных выбросов служит адсорбционно-каталитический реактор, чаще называемый адсорбционно-каталитическим фильтром. Аппарат должен обеспечивать требуемые производительность, степень обезвреживания токсичных примесей, продолжительность цикла адсорбция-окисление и др. Адсорбент-катализатор выбирают, исходя из природы обезвреживаемых примесей и механизма каталитического окисления. Адсорбент-катализатор, как загружаемая масса (шихта), может представлять собой и смесь с другими составляющими, например, с инертным наполнителем, улучшающим гидродинамические характеристики слоя. Обычно аппарат снабжен входным и выходным устройствами, служащими для подвода и отвода дренажных газов, корпуса, адсорбционных кассет с заключенным в них адсорбентом-катализатором, теплоизоляцией. Режим подачи газа выбираются с учетом кинетических закономерностей адсорбции.

Стадия регенерации адсорбента осуществляется подачей по газоподводящему трубопроводу газа-окислителя, который, реагируя с адсорбатом, восстанавливает сорбционную емкость фильтра. Повышение температуры массы во время регенерации вызывает частичную десорбцию токсичного вещества и вынос его из фильтра. Поэтому установки с подобными фильтрами снабжаются дополнительными проточно-каталитическими фильтрами для доокисления десорбированных примесей. Он включается на стадии регенерации адсорбционно-каталитического реактора.

Окисление может проводиться с использованием в качестве газа-окислителя технического кислорода или кислорода воздуха. В некоторых процессах газ-окислитель может содержаться в очищаемом потоке и тогда процесс адсорбции и каталитического окисления может протекать параллельно, но для этого требуются низкотемпературные катализаторы.

Адсорбционно-каталитические методы очистки газовых сред можно использовать для решения самых разных задач очистки газов, поскольку они дают возможность выбирать практически любые компоновочные решения и объединять в единый цикл все стадии очистки с соответствующими устройствами. Объединение в одном аппарате стадий улавливания и деструкции примесей делает установки весьма компактными, что имеет значение в современной технике. В последнее время появляются сообщения и о разработке адсорбционно-каталитических процессов обезвреживания сточных вод, например, при использовании низкотемпературных катализаторов объемной структуры или текстильных катализаторов.

3 Ионообменная очистка сточных вод (ионообменная адсорбция)

Сущность ионного обмена заключается в способности ионообменных материалов (ионитов) поглощать из воды или растворов положительно или отрицательно заряженные ионы в обмен на эквивалентное количество ионов ионита. Ионообменная адсорбция из растворов происходит на поверхностях с достаточно выраженным двойным электрическим слоем. Подвижные противоионы электрического слоя способны обмениваться на другие ионы того же знака, находящиеся в растворе. Вещества, проявляющие способность к ионному обмену и используемые для адсорбции ионов получили название ионитов. Эквивалентный ионный обмен подчиняется уравнению:

, (3.1)

где – концентрация фиксированных групп в ионите; – концентрация компонента ; z – заряд иона.

Уравнение (3.1) применимо к ионитам с достаточно высокой емкостью при очистке относительно разбавленных растворов.

Иониты имеют структуру в виде каркаса, сшитого обычными ковалентными связями. Каркас определяет нерастворимость ионита в растворителях. Каркас может иметь положительный или отрицательный заряд, который скомпенсирован противоположным зарядом подвижных ионов – противоионов, находящихся в адсорбционной и диффузной частях двойного электрического слоя. Противоионы могут заменяться на другие ионы с зарядом того же знака.